TÝMOVÁ CVIýENÍ PŘEDMĚTU CAD/CAM SYSTÉMY V...

Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava

Fakulta strojní

TÝMOVÁ CVIČENÍ PŘEDMĚTU

CAD/CAM SYSTÉMY V OBRÁBĚNÍ

Návody do cvičení předmětu „CAD/CAM systémy v obrábění“

Marek Sadílek

Ostrava 2010|2011

Tyto studijní materiály vznikly za finanční podpory Evropského sociálního fondu

(ESF) a rozpočtu České republiky v rámci řešení projektu OP VK

CZ.1.07/2.3.00/09.0147 „Vzdělávání lidských zdrojů pro rozvoj týmů ve vývoji

a výzkumu“.

Fakulta strojní, VŠB-TU Ostrava

2 Zadání projektu do cvičení předmětu CAD/CAM systémy v obrábění

Název: Týmová cvičení předmětu CAD/CAM systémy v obrábění

Autor: Marek Sadílek

Vydání: první, 2011

Počet stran: 39

Náklad: 20

Studijní materiály pro studijní obor Strojírenská technologie Fakulty strojní

Jazyková korektura: nebyla provedena.

Tyto studijní materiály vznikly za finanční podpory Evropského sociálního fondu

a rozpočtu České republiky v rámci řešení projektu Operačního programu Vzdělávání

pro konkurenceschopnost.

Název: Vzdělávání lidských zdrojů pro rozvoj týmů ve vývoji a výzkumu

Číslo: CZ.1.07/2.3.00/09.0147

Realizace: Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava

© Marek Sadílek

© Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava

ISBN 978-80-248-2706-3



POKYNY KE STUDIU

Týmová cvičení předmětu CAD/CAM systémy v obrábění

Pro předmět 3. semestru oboru Strojírenská technologie jste obdrželi studijní balík

obsahující:

• integrované skriptum pro distanční studium obsahující i pokyny ke studiu,

• přístup do e-learningového portálu obsahující doplňkové animacemi vybraných částí

kapitol,

• CD-ROM s doplňkovými animacemi vybraných částí kapitol,

<

Prerekvizity

Pro studium tohoto předmětu se předpokládá absolvování předmětů Základy

třískového obrábění, Technologie obrábění a Obrábění.

Cílem předmětu

Cílem je seznámení se základními pojmy programování počítačem číslicově řízených

obráběcích strojů se zaměřením na způsob programování s využitím CAD/CAM systémů.

Po prostudování modulu by měl student být schopen vytvořit řídící program v CAM systému

výroby zadaných součástí operacemi dvouosého soustružení a 2.5 osého frézování. Jedná se o

vytvoření NC programu pro obráběcí stroj a další potřebné průvodní dokumentace.

Prostředkem pro naplnění těchto cílů je týmová práce studentů. Studenti budou rozděleny do

skupin. Skupina společně pracuje na zadaném úkolu, který představuje zakázku zhotovení

skupiny součástí technologií soustružení a frézování. Každý ve skupině bude mít svou pozici

(funkci). Cvičící pedagog vystupuje v roli zákazníka a je zadavatelem projektu, tedy fiktivní

zakázky.

Pro koho je předmět určen

Modul je zařazen do bakalářského studijního programu oboru strojírenská technologie,

ale může jej studovat i zájemce z kteréhokoliv jiného oboru, pokud splňuje požadované

prerekvizity.

Skriptum se dělí na části, kapitoly, které odpovídají logickému dělení studované látky,

ale nejsou stejně obsáhlé. Předpokládaná doba ke studiu kapitoly se může výrazně lišit, proto

jsou velké kapitoly děleny dále na číslované podkapitoly a těm odpovídá níže popsaná

struktura.

http://as.wps.sso.vsb.cz/cz.vsb.edison.edu.study.prepare.web/SubjectVersion.faces?version=346-0319/01&subjectBlockAssignmentId=169947&studyFormId=1&studyPlanId=15541&locale=cs





Při studiu každé kapitoly doporučujeme následující postup:

Čas ke studiu: xx hodin

Na úvod kapitoly je uveden čas potřebný k prostudování látky. Čas je orientační

a může vám sloužit jako hrubé vodítko pro rozvržení studia celého předmětu či kapitoly.

Někomu se čas může zdát příliš dlouhý, někomu naopak. Jsou studenti, kteří se s touto

problematikou ještě nikdy nesetkali a naopak takoví, kteří již v tomto oboru mají bohaté

zkušenosti.

Cíl: Po prostudování tohoto odstavce budete umět

Popsat …

Definovat …

Vyřešit …

Ihned potom jsou uvedeny cíle, kterých máte dosáhnout po prostudování této kapitoly

– konkrétní dovednosti, znalosti.

Výklad

Následuje vlastní výklad studované látky, zavedení nových pojmů, jejich vysvětlení,

vše doprovázeno obrázky, tabulkami, řešenými příklady, odkazy na animace.

Shrnutí pojmů

Na závěr kapitoly jsou zopakovány hlavní pojmy, které si v ní máte osvojit. Pokud

některému z nich ještě nerozumíte, vraťte se k nim ještě jednou.

Otázky

Pro ověření, že jste dobře a úplně látku kapitoly zvládli, máte k dispozici několik

teoretických otázek.

Úlohy k řešení

Protože většina teoretických pojmů tohoto předmětu má bezprostřední význam

a využití v praxi, jsou Vám nakonec předkládány i praktické úlohy k řešení. V nich je hlavním

významem předmětu schopnost aplikovat čerstvě nabyté znalosti pro řešení reálných situací.

Klíč k řešení

Výsledky zadaných příkladů i teoretických otázek jsou uvedeny v závěru učebnice

v Klíči k řešení. Používejte je až po vlastním vyřešení úloh, jen tak si samokontrolou ověříte,

že jste obsah kapitoly skutečně úplně zvládli.



Úspěšné a příjemné studium s tímto učebním textem Vám přeje autor.

Marek Sadílek



OBSAH

1 ZADÁNÍ PROJEKTU DO CVIČENÍ PŘEDMĚTU CAD/CAM SYSTÉMY

V OBRÁBĚNÍ ........................................................................................................................... 7

1.1 Náplň práce a povinností pro jednotlivé zadané pozice v týmu ........................... 9

1.2 Forma odevzdání projektu .................................................................................... 10

1.3 Ukázkové formuláře pro zpracování projektu .................................................... 12

1.4 Způsob klasifikace projektu .................................................................................. 20

2 PŘEHLED KROKŮ PŘI TVORBĚ PRACOVNÍHO POSTUPU V CAD/CAM

SYSTÉMU ............................................................................................................................... 21

2.1 Geometrická část pracovního postupu v CAD/CAM systému ........................... 23

2.2 Technologická část pracovního postupu v CAD/CAM systému ........................ 24

2.3 Import geometrických dat do prostředí CAD/CAM systému a jeho umístění v

pracovní rovině ....................................................................................................................... 24

2.4 Umístění objektů do vhodné polohy - umístění nulového bodu obrobku ......... 25

2.5 Definice bodu výměny nástrojů ............................................................................ 30

2.6 Vytvoření polotovaru pro práci v CAM systému ................................................ 31

2.7 Tvorba jednotlivých instrukcí řídícího postupu v CAM systému ..................... 34

2.8 Simulace a verifikace ............................................................................................. 36

2.9 Generování NC programu pro řízení CNC obráběcího stroje .......................... 37

3 POUŽITÁ LITERATURA ......................................................................................... 39



1 ZADÁNÍ PROJEKTU DO CVIČENÍ PŘEDMĚTU CAD/CAM

SYSTÉMY V OBRÁBĚNÍ

Následující kapitola popisuje zadání projektu pro týmovou práci studentů.

Čas ke studiu: 1 hodina

Cíl: Po prostudování této kapitoly budete znát

Rozdělení a počty studentů v týmu v návaznosti na zadané součásti.

Náplně práce a povinností pro jednotlivé zadané pozice v týmu.

Příklady formulářů pro vypracování průvodní dokumentace NC programu.

Formu odevzdání zadaného projektu.

Způsob klasifikace zadaného projektu.

Úlohy k řešení

Vypracujte technologický postup výroby součástí, nebo sestavy komponentů, včetně

NC programu, vyrobených technologií:

a) 2 osým soustružení (součásti hřídelového, nebo přírubového typu),

b) 2.5 osým frézováním (součásti prizmatického tvaru).

Jednotlivé body zadání projektu:

1. Vytvořte průvodní zprávu projektu.

2. Vytvořte rámcový technologický postup výroby zadané součásti.

3. Nakreslete modely zadaných součásti v CAD systému.

4. Zpracujte pracovní postupy - řídící programy v CAD/CAM systému, včetně ověření

v režimu simulace.

5. Vytvořte NC programy pro CNC obráběcí stroj.

6. Vytvořte postupové listy pro stěžejní operaci (soustružení, nebo frézování na CNC

obráběcím stroji) jednotlivých součástí.

7. Vytvořte kompletní nástrojový list k celé sestavě, tedy pro všechny zadané součásti.



Řešený příklad

V následující kapitole Přehled kroků při tvorbě pracovního postupu v CAD/CAM

systému budou stěžejní body projektu diskutovány.

Studenti jsou rozdělení do týmů, ve kterých má každý člen své práva a povinnosti.

Tým pracuje samostatně na svém zadání. Průběžně diskutuje svoje technické a jiné problémy

se cvičícím, který vystupuje v roli zákazníka - zadavatele projektu. Diskuze probíhá formou

verbální komunikací ve cvičení daného předmětu a elektronickou mimo hodiny ve cvičení.

Konzultace projektu se cvičícím (zákazníkem) se odehrává převážně prostřednictvím

managera týmu. V případě nesrovnalostí se ovšem i ostatní členové týmu mohou obracet

přímo na cvičícího - zákazníka.

Každý tým se skládá ze členů, jež mají v tomto týmu různé pozice. Pozice

jednotlivých členů v týmu jsou:

manažer projektu,

technolog,

programátor.

Jednotlivé týmy jsou sestaveny cvičícím. Manažera týmu si členové volí sami. Ostatní

pozice v týmu si členové volí sami. Při volbě v případě rovných hlasů v týmu pak rozhoduje

manažer daného týmu. V případě možných nesrovnalostí při volbě jednotlivých pozic v týmu

vstupuje do hry cvičící, který rozhodne.

Rozdělení a počty studentů v týmu uvádí následující tabulka č. 1:

Tab. 1.1 – Rozdělení a počty studentů v týmu v návaznosti na zadané součásti

Rozdělení a počty studentů v týmu

Počet

studentů ve

skupině

Počet

manažerů

Počet

technologů

počet

programátorů

CNC

počet

zadaných

součástí

3 1 1 1 1

4 1 1 2 2

5 1 1 3 3

6 1 2 3 3

7 1 2 4 4



1.1 Náplň práce a povinností pro jednotlivé zadané pozice v týmu

Tým spolupracuje na tvorbě zadaného projektu. Projekt představuje zakázku zhotovení

skupiny součástí. Cvičící pedagog vystupuje v roli zákazníka a je zadavatelem projektu, tedy

fiktivní zakázky. Tato zakázka simuluje zakázku z praxe, která musí být diskutována se

zadavatelem z důvodu použitých technologií a technického vybavení. To vše pro dodržení

časových a kvalitativních aspektů zakázky. Každý člen týmu má svá práva a povinnosti, které

jsou následně popsány.

Manažer projektu

Manažer projektu bude vézt svůj tým a bude zodpovídat za všechny členy svého týmu.

V týmu bude jen jeden manažer. Každý tým si zvolí svého manažera. V případě neshody

v týmu určí manažera pedagog. Manažer týmu má právo hodnotit členy svého týmu na

základě jejich přístupu k řešení problému a odvedené práce. Toto hodnocení vyjádřené v

procentech (stupnice 0 až 100%) uvede v tabulkové formě v průvodní zprávě projektu.

Manažer je hodnocen cvičícím.

Povinnosti manažera projektu:

vézt tým,

vypracování průvodní zprávy projektu,

odevzdání projektu zadavateli - cvičícímu,

tvorba modelů součásti,

konzultace projektu se zadavatelem - cvičícím,

navrhnout konkrétní strojní vybavení,

navrhnout dodavatele řezných nástrojů,

koordinovat práci technologů,

Práva manažera projektu:

rozdělování základních funkcí ve skupině, tj. určení technologa a programátora,

navrhovat hodnocení každého člena týmu.



Technolog

V každém týmu bude jeden popřípadě dva technologové. To v závislosti na rozdělení a

počty studentů v týmu, které ukazuje Tab. 1.1. Povinnosti technologa je zejména tvorba

technologického postupu součásti (do úrovně úseků). Další povinnosti jsou:

koordinovat práci programátorů,

návrh upínacího zařízení,

kontrola použitého strojního vybavení,

kontrola použitých nástrojů a řezných podmínek,

vytvoření rámcových technologických postupů pro výrobu jednotlivých součásti,

vytvoření návrhu postupových listů k jednotlivým zadaným součástem,

konzultace tvorby postupových listů s programátory,

vytvoření kompletního nástrojového listu k celé sestavě, tady pro všechny zadané

součásti.

Programátor

V každém týmu je tolik programátoru kolik je zadaných součástí. Každý programátor

tedy vytvoří jeden řídící program v CAD/CAM systému, což je jeho stěžejní úkol v týmu.

Další povinnosti programátora jsou:

vytvořit řídící program v CAD/CAM systému, včetně ověření v režimu simulace, dle

návrhu postupového listu vytvořeného technologem,

vytvořit NC program pro CNC obráběcí stroj s využitím CAD/CAM systému,

spolupráce s technologem na tvorbě návrhu postupového listu,

tvorba finálního postupového listu.

1.2 Forma odevzdání projektu

Projekt bude odevzdán manažerem projektu v elektronické podobě. Průvodní zpráva

projektu bude odevzdána také tištěnou formou. V průvodní zprávě projektu musí být uvedena

tabulka se soupisem členů týmu, jejich funkcí a návrhem hodnocení každého člena týmu

v procentuálním vyjádřením.

Manažer projektu odevzdá projekt v elektronické podobě v adresáři s pojmenováním

dle následujícího příkladu- a to v případě ad b) frézování:

Adresář pojmenovaný: rok_číslo týmu_fr_ název, Např.: 2010_3_fr_kryty



Odevzdávaný adresář bude obsahovat tyto následující soubory. Příklady jsou uvedeny

jen pro část zadání frézování. Pro zadání soustružení je tomu obdobně - jen bude fr zaměněno

za sou. Pojmenování odevzdávaných souborů je následující:

ad 1) Průvodní zpráva projektu:

rok_číslo týmu_fr_název.doc

Např.: 2011_3_fr_kryty motoru.doc

ad2) Rámcové technologické postupy jednotlivých součástí:

rok_ číslo týmu_rámcový TP_název.doc

Např.: 2011_3_rámcovy TP_kryt motoru.doc

ad 3) Modely zadaných součásti:

rok_číslo týmu_fr_název.*

Např.: 2011_3_fr_kryt motoru.ipt

Poznámka: V případě, že model obrobku je nakreslen přímo v EdgeCAMu, nebo v

Kovoprogu, není nutné odevzdávat model součásti v samostatném souboru.

ad 4) Řídící programy v CAD/CAM systému:

rok_ číslo týmu_fr_název.*

Např.: 2011_3_fr_kryt motoru.epf

ad 5) NC programy pro CNC obráběcí stroj:

rok_ číslo týmu_fr_název.nc

Např.: 2011_3_fr_kryt motoru.nc

ad6) Postupové listy jednotlivých součástí:

rok_ číslo týmu_fr_postupový list_název.doc

Např.: 2011_3_fr_postupový list_kryt motoru.doc

ad7) Kompletní nástrojový listy všech součástí:

rok_ číslo týmu_fr_nástrojový list_název.doc

Např.: 2011_3_fr_nástrojový list_ motor.doc



1.3 Ukázkové formuláře pro zpracování projektu

V následující kapitole jsou uvedeny příklady formulářů pro zpracování

technologického postupu, rámcového technologického postupu, postupového listu součásti a

nástrojového listu sestavy součásti.

Průvodce studiem

Ve výkladu této podkapitoly jsou uvedeny příklady průvodní dokumentace. Tyto

příklady slouží jako návod pro týmové vytvoření formulářů, ve kterých bude odevzdán

rámcový technologický postup, postupový list a nástrojový list. Každý tým tedy vytvoří

svoje originální formuláře pro vyplnění požadovaných informací. Takový to postup

řešení projektu odpovídá praxi, kdy si každá firma vytváří své vlastní formuláře

zohledňující zákonitosti norem ISO.

Nástrojový list, který je v této podkapitole uveden samostatně pro konkrétní

zadanou součást, bude v projektu součástí postupového listu.

Ovšem navíc tým dle zadání vytvoří nástrojový list (soupis všech použitých

nástrojů) pro celou sestavu zadaných součástí.

Výklad

Výrobní postup je základní dokument, který určuje všechny potřebné podmínky pro

zhotovení příslušné součásti - dílce. Normy ČSN EN ISO řady 9000 požadují, aby tento

postup byl úplný a jednoznačný.

Výrobní postupy se dělí na [ 2 ]:

Výrobní postup - předepisuje posloupnost přeměny polotovaru v hotový výrobek a

zahrnuje jak technologickou, tak i pracovní část, a je pro výrobu závazný.

Technologický postup - je část výrobního postupu, která v sobě zahrnuje činnost

strojů a zařízení, potřebných pro zhotovení výrobku.

Pracovní podstup - je část výrobního postupu, která zachycuje v časovém sledu řídící

činnost lidského činitele ve výrobním procesu.

Klíč k řešení

Rámcový technologický postup je první stupeň zpracování výrobního postupu.

Vypracování tohoto postupu probíhá v etapě výroby prototypu a je nutná spolupráce

technologa s konstruktérem.

Druhý stupeň spočívá ve vypracování detailního výrobního postupu pro danou

součást. Tvorba výrobního postupu se řídí zákonitostmi, které byly mnohokráte popisovány v

předmětech, které předchází tomuto předmětu (CAD/CAM systémy v obrábění). Bez těchto

znalostí nelze adekvátně tvořit řídící programy pro CNC obráběcí stroje.



Rámcový technologický postup obsahuje základní informace a posloupnost operací,

pro které se stanoví:

číslo operace,

číslo pracoviště,

typ stroje,

popis práce.

Odevzdaný rámcový technologický postup pro každou součást musí kromě povinných

běžných údajů obsahovat tyto náležitosti:

náčrt součásti,

rozpracování do úseků jednotlivých operací.

Obrázek 1.1 - Ukázka rámcového technologického postupu



Výrobní postup je závazný předpis postupu výroby od polotovaru po hotový výrobek,

proto každá návodka musí obsahovat veškeré potřebné údaje k řízení a zabezpečení výroby

samotné.

V listech pro jednotlivé operace musí být uvedeny následující údaje [ 2 ]:

název a číslo výrobku,

název a číslo součásti,

číslo operace ,

typ stroje, příkon, číslo pracoviště,

popis práce, náčrt součásti s vyznačenými technologickými základnami, zakreslenými

pracovními polohami nástrojů, mezioperačními rozměry a tolerancemi, vyznačenou

plochou která bude obráběna ,

obsazení pracoviště,

technologické podmínky, řezná rychlost, posuv, přísuv, hloubka třísky, počet záběrů,

prostředí, počet upnutých kusů, počet obsluhovaných strojů, TKK, tAC

, tBC ,

sled úseků dané operace,

seznam nástrojů, měřidel, přípravků, individuálních ochranných pomůcek,

datum vyhotovení, popis kdo vyhotovil, kontroloval a změny,

v kontrolních návodkách musí být uveden způsob kontroly,

Nedílnou součástí každého technologického postupu je výkres součásti. Snahou dnešní

doby je tzv. bezvýkresová dokumentace, kdy se firmy snaží eliminovat veškerou papírovou

podobu výkresové dokumentace. S ohledem na tento fakt nebudou součásti rámcových

technologických postupů výkresy součástí. Tyto výkresy součástí budou plně zastoupeny

modely součásti odevzdané v elektronické podobě.

Obrázek 1.2 - Ukázka technologického postupu znázorňuje příklad technologického

postupu, ze kterého je možné vycházet pro vypracování projektu.



Obrázek 1.2 - Ukázka technologického postupu

Další odevzdávanou dokumentací je postupový list. Je to vlastně obdoba

technologického postupu. Ovšem s tím rozdílem, že uvádí pracovní postup jen pro jednu

operaci - tedy pro stěžejní operaci třískového obrábění na CNC obráběcím stroji (v případě

projektu je to soustružení, nebo frézování). V názvosloví CAD/CAM systémů je také

souhrnně označována spolu s nástrojovým listem jako průvodní dokumentace. Zobrazuje

postupový list, jehož úpravou lze dodržet zadání projektu.

Průvodní dokumentace slouží operátorovi CNC stroje pro získání lepší orientace ve

vytvořeném NC programu. Je určena také pro sledování stavu zakázek, materiálů, nástrojů

apod., dále pak pro obchodní a dodavatelské subjekty, kteří se chtějí nějakým způsobem

podílet na vytvořeném pracovním postupu (sledovat stav zakázky, odsouhlasit vytvořený

pracovní postup apod.).

EdgeCAM nabízí moduly Manažer zakázek a Asistent zakázek, které jsou určeny pro

práci se zakázkami a pro vytvoření takovéhoto postupového listu.



Postupový list zpracovaný v projektu musí obsahovat tyto náležitosti:

uvedení programátora a zákazníka,

popis zakázky,

popis polotovaru,

jméno souboru modelu (popř. výkresu), CAM souboru a NC programu,

nákres součásti,

schéma, kde jsou znázorněny tyto body: nulový bod. (tj. na obrobku, nebo

polotovaru), výchozí bod programu a bod výměny nástroje,

výpis instrukcí - názvy a stručné popisy jednotlivých operačních cyklů s řeznými

podmínkami,

grafické zobrazení stěžejních operačních cyklů,

časy jednotlivých cyklů obrábění,

způsob upnutí součásti,

soupis použitých nástrojů s označením (T1 - D1; T2 - D1 atd.), to je pozice nástroje v

zásobníku a číslo korekce.

Následující Obrázek 1.3 - Listy zakázek - CAD/CAM systému EdgeCAM ukazuje

příklad vytvořené průvodní dokumentace označované v CAD/CAM systému EdgeCAM jako

listy zakázek.

Dalším pojmem při vytváření průvodní dokumentaci je seřizovací list.

CD-ROM

Příklad seřizovacího listu vytvořeného v SolitCAMu lze naléz na CD-ROMu nebo na

e-learningovém portálu.



Obrázek 1.3 - Listy zakázek - CAD/CAM systému EdgeCAM



Dalším pojmem je nástrojový list. Nástrojový list je vlastně soupis použitých řezných

nástrojů na daném obráběcím centru. Každý tým má dle zadání vytvořit jeden nástrojový list.

Tento soupis všech nástrojů bude uveden pro celou sestavu součástí, tedy pro všechny zadané

součástí vyrobené určitou technologií (soustružením, nebo frézováním). Tento nástrojový list

ukazuje jaké řezné nástroje je třeba pořídit pro zhotovení kompletní zakázky

Následující Obrázek 1.4 - Ukázka nástrojového listu, ukazuje nástrojový list vytvořený

v CAM systému. V této ukázce není uvedena pozice nástroje v nástrojové hlavě, nebo

zásobníku nástrojů, tak jak vyžaduje zadání projektu.

Obrázek 1.4 - Ukázka nástrojového listu



Obrázek 1.5 - Ukázka nástrojového listu - SolidCAM

CD-ROM

Další ukázky a formuláře lze nalézt na CD-ROMu nebo je může nalézt na e-

learningovém portálu.

Další zdroje

Další příklady průvodní dokumentace (postupového a nástrojového listu) jsou uvedeny

ve studijní opoře "Počítačová podpora výroby", kde je popsána problematika tvorby průvodní

dokumentace.



1.4 Způsob klasifikace projektu

Každý tým bude hodnocen cvičícím pedagogem dle odvedené práce a vlastního

přístupu k řešení projektu. Cvičící ve svém konečném hodnocení zohledňuje také jednotlivé

členy týmu, a to podle hodnocení, které na ně vypracoval jejich manažer.

Tab. 1.2 – Hodnocení projektu

Hodnocení projektu

část projektu dílčí popis

procentuální

hodnocení

[%]

průvodní zpráva projektu - 5

technologické postupy

jednotlivých součástí

koncepce,

formuláře,

použitá technologie

20

modely zadaných součásti vypracování, přesnost

řídící programy v CAD/CAM

systému

použité strategie, jednotlivé

instrukce, volba nástrojů,

řezné podmínky,

přejezdy, nájezdy, výjezdy

40

NC programy pro CNC

obráběcí stroj - 5

postupové listy jednotlivých

součástí

koncepce, formuláře,

povinné údaje 20

kompletní nástrojový listy všech

součástí

koncepce, formuláře,

volba nástrojů 5

Shrnutí pojmů

Tato kapitola popsala stěžejní část opory. Jedná se o zadání úkolu k řešení pro

vypracování NC programu pro řízení obráběcího stroje včetně vypracování průvodních

dokumentací.

Posluchači se dozvěděli zadání projektu a rozdělili se do týmů. Dozvěděli se jakým

způsobem se budou na jednotlivých částech projektu podílet. Kapitola popisuje formu

odevzdání zadaného projektu a způsob klasifikace zadaného projektu.

Kapitola popisuje také základní informace a příklady zpracování formulářů pro

zhotovení rámcového technologického postupu, postupového listu a nástrojového listu - tedy

průvodní dokumentace k NC programu.


21 Přehled kroků při tvorbě pracovního postupu v CAD/CAM systému

2 PŘEHLED KROKŮ PŘI TVORBĚ PRACOVNÍHO POSTUPU

V CAD/CAM SYSTÉMU

Následující kapitola popisuje základní kroky, které je nutné udělat při tvorbě

pracovního postupu v CAM systému. Popisuje způsoby vložení (importu) geometrických dat

do prostředí CAD/CAM systému. Jedná se převážně o import polotovaru a obrobku,

upínacích přípravků a podobně. Kapitola také popisuje možnosti vytvoření polotovaru pro v

prostředí CAD, tak v prostředí CAM systému. Podrobněji popisuje nejběžnější volbu

vytvoření polotovaru automatickou funkcí v CAM systému.

Čas ke studiu: 4 hodina

Cíl: Po prostudování této kapitoly budete umět

Popsat pracovní postup v CAM systémech.

Popsat základní kroky při tvorbě pracovního postupu v geometrické části

CAD/CAM systému.

Popsat základní kroky při tvorbě pracovního postupu v technologické části

CAD/CAM systému.

Popsat základní úkony při importu geometrických dat do prostředí CAD/CAM

systému.

Definovat vztažné body CNC obráběcího stroje.

Umístit model součásti do pracovní polohy.

Umístit nulový bod obrobku.

Vyřešit příklady týkající se importu geometrických dat do prostředí

CAD/CAM systému.

Vytvořit polotovar automatickou funkcí.

Vyřešit příklady týkající vytvoření polotovaru automatickou funkcí.

Popsat skladbu instrukcí pro tvorbu řídícího programu v CAM systému.

Nastínit možnosti simulace a verifikace.

Popsat generování NC kódu pro řízení CNC obráběcího stroje.

Výklad

Myšlenkou procesu obrábění je postupné odebírání materiálu z obrobku do té doby,

než se dosáhne výsledného tvaru navržené součásti. Toho dosahuje obsluha stroje nebo

programátor pomocí vhodně zvoleného obráběcího postupu.

Typickým pracovním postupem je odebírání velkého množství materiálu pomocí

nástroje o velkém průměru na počátku výrobního procesu (hrubování). Dále následují



obráběcí cykly s postupně menšími nástroji, při kterých je z obrobku odebíráno stále menší

množství materiálu. To se děje do té doby, až na obrobku zůstane rovnoměrný zbylý materiál.

Jedná se o dohrubování nebo předdokončování.

Dále následují dokončovací strategie obrábění. Během nich je zbylý materiál z

obrobku stejnoměrně odebírán malým nástrojem. Každým pohybem je odebráno konstantní

množství materiálu, až je dosaženo cílového tvaru součásti (dokončování).

Poslední obráběcí strategií je pak odebrání tzv. zbytkového materiálu, nazývané také

doobrobení. Jedná se nejčastěji o odstranění materiálů zbylého v rozích, jež nemohl být

odebrán z důvodů velkého průměru frézy, nebo špatného přístupu nástroje.

Obrázek 2.1 - Přehled kroků při tvorbě pracovního postupu v CAD/CAM systému

Standardní pracovní postup v CAM systémech, viz. Obrázek 2.1, tento proces

napodobuje. Systémy navíc dovolují uživateli provést simulaci úběru materiálu, tak jak bude

obrobek vypadat kdykoli během procesu programování. Tím uživatel získává cennou odezvu,

díky níž může zvolit nejvhodnější postupy obrábění součásti.



2.1 Geometrická část pracovního postupu v CAD/CAM systému

Základní úkony používané v geometrické části při tvorbě součásti nebo importu

modelu součásti jsou:

úprava přenosem poškozených dat,

úprava nepřesností vzniklých při zadávání tvaru,

určení líce a rubu obráběných ploch,

vhodná orientace a návaznost geometrických prvků obráběného tvaru → odstranění

zbytečných přejezdů nástroje,

úprava digitálního modelu z hlediska technologie obrábění – např. definování dělící

roviny, doplnění technologických přídavků na upnutí atd.,

orientace modelu v pracovním prostoru (v souřadném systému),

definice polotovaru,

definice upínacích elementů,

umístění modelu obrobku do modelu polotovaru – definovat přídavky na obrábění,

definice vazby souřadného systému stroje a souřadného systému obrobku respektive

polotovaru,

vhodné využití pracovního prostoru stroje,

odměřit geometrii modelu za účelem definování technologie obrábění.



2.2 Technologická část pracovního postupu v CAD/CAM systému

Základní úkony používané v technologické části jsou:

nastavení počátečních podmínek (volba a nastavení stroje (volba postprocesoru),

definice nulového bodu obrobku, referenčního bodu, bodu výměny nástroje, volba

materiálu obrobku, volba způsobu upnutí (upínky, svěrák, sklíčidlo apod.),

zvolit první, obvykle hrubovací nástroj - zvolit z databáze, nebo definovat jeho řeznou

a upínací část, řezné parametry, parametry držáku nástroje,

definování operačního cyklu obrábění s potřebnými parametry,

zvolit další nástroj a definovat jeho dráhy a řezné podmínky,

pokračování předešlého kroku,

simulace obrábění a následná korekce nastavení,

vygenerování zvoleným postprocesorem NC program

vytvoření průvodní dokumentace (seřizovací listu nástrojů, list jednotlivých

operačních cyklů, apod.),

odladění NC programu v simulačním softwaru,

odladění NC programu na stroji.

2.3 Import geometrických dat do prostředí CAD/CAM systému a jeho

umístění v pracovní rovině

Složitější geometrické tvary je výhodnější importovat do prostředí CAM z uživatelsky

přívětivějších softwarů jako jsou CAD systémy. Známé používané CAD systémy jsou

například AutoCAD, Inventor, SolidWorks, Pro-Engineer, CATIA (používaná u mnoha firem

pracujících v automobilovém průmyslu) a další.

Konstruktér po vytvoření modelu součásti předá tento model svému kolegovi –

technologovi. Tento model může být předán mnoha způsoby, např. sdílením dat,

elektronickou poštou apod..

Některé firmy se zaměřují pouze na část CAM a model součásti přebírají od svých

dodavatelů formou zakázky. Tento model obdrží technolog pracující s CAM systémem

například mailem. Komunikace mezi konstruktérem a technologem se pak realizuje pomocí

elektronické pošty, nebo pomocí rychle se rozvíjejících se metod videokonferencí apod..

Jinou možností je vytvoření geometrie součásti (jednotlivých geometrických prvků

představující součást, jednotlivých ploch či solid modelu) přímo v CAM systému. Výhodou je

odstranění případných chyb při importu součásti z jiného softwaru.



Zajímavost k tématu

Jen malá část firem tvoří konstrukční návrh nové součásti a také pracovní postup

výroby v témže CAD/CAM systému. Ovšem při tvorbě v jediném CAD/CAM systému to

přináší mnohé výhody.

Pojmy k zapamatování

Geometrické data nemusí představovat jen často zmiňovaný 3D model součásti.

Mohou to být například také různé geometrické útvary (úsečky, kružnice, oblouky, křivky),

plochy, profily, obrysy a kontury součásti, apod..

Následně jsou uvedeny hlavní zásady při importu geometrických do prostředí CAM.

Při otvírání již vytvořeného souboru – např. modelu součásti je vhodné zvolení

typu souboru příslušného zdroje, tj. typu souboru ve kterém byla geometrická

data vytvořena.

V případě některých chybových hlášení typu: „soubory nejsou podporovány“,

nezoufejte, v systémovém nastavení lze provést nápravu.

Mnohdy se vyskytne případ, kdy tyto geometrická data nelze načíst do vašeho CAM

systému. To už je ale záležitostí konkrétního používaného systému a systému ve kterém byla

data vytvořena. Přenos dat mezi různými softwary je neustále vyvíjen a vylepšován. V dnešní

době je na něj kladen velký důraz.

Zajímavost k tématu

Ověření spolehlivosti načítání dat formátu DWG umožňuje testovací výkres firmy

Xanadu – Budweiser.dwg (www.xanadu.cz/budweiser).

2.4 Umístění objektů do vhodné polohy - umístění nulového bodu obrobku

Po importování objektů do modulu CAM je nutné umístit objekt, popř. objekty do

vhodné pracovní polohy. K tomu slouží příkazy Transformace jako je: posun, rotace, apod.

V EdgeCamu je výhodný příkaz: Záměna souřadnic (záměna rovin), díky které velice

jednoduše lze polohovat objekt. Tento příkaz je výhodný pro polohování 2D geometrie

součásti.

Obrázek 2.2 - Záměna souřadnic



Při práci se solid modely je výhodné používat speciální příkazy pro polohování

modelu pro soustružení a pro frézování.

V některých CAD/CAM systémech je lepe vhodně umístit nulový bod obrobku a

ponechat původní polohu modelu (případně jiných geometrických dat) po jejich importu.

Řešený příklad

Umístěte do vhodné polohy hřídelovou součást pro operaci soustružení

V systému EdgeCAM: Modely/Polohovat pro soustružení, nebo Modely/Polohovat

pro frézování. Při použití příkazu Polohovat pro soustružení se označí rotační plocha (válec) a

rovina kolmá na osu z (např. čelo). Dojde ke správné orientaci modelu podle osy z.

Je nutné zajistit vhodnou polohu pro soustružení a to umístěním součásti tak, aby

nulový bod obrobku (W) byl umístěn dle jistých zákonitostí a zažitých konvencí. Umístění

nulového bodu určuje programátor způsobem, který je závisí na použitém řídícím systému

stroje a který vyplývá z možnosti stroje. Nejčastější umístění nulového bodu obrobku při

soustružení je na čele součásti v ose obrobku.

Obrázek 2.3 - Umístění modelu do výchozí polohy pro soustružení

Řešený příklad

Umístěte do vhodné polohy prizmatickou součást pro operaci frézování.

Nejčastější umístění nulového bodu obrobku při frézování je na nejvyšším místě (popř.

v rohu, v ose nálitku apod.) obráběné součásti, viz následující Obrázek 2.4 - Umístění modelu

do výchozí polohy pro frézování, včetně umístění do čelistí svěráku.

nulový bod obrobku



Obrázek 2.4 - Umístění modelu do výchozí polohy pro frézování, včetně umístění do čelistí

svěráku

Další umístění modelu, potažmo nulového bodu obrobku, je v ose součástí, viz.

následující Obrázek 2.5 - Umístění modelu do výchozí polohy pro frézování

Obrázek 2.5 - Umístění modelu do výchozí polohy pro frézování

nulový bod obrobku




Následně je uveden stručný popis nulových a dalších vztažných bodů na CNC strojích,

které patří mezi základní znalosti o programování CNC strojů.

Souřadnicový systém NC / CNC strojů s popisem os a pohybů určuje norma ČSN ISO

841 (ON 20 0604).

vychází se z pravotočivého pravoúhlého souřadného systému,

pravidla pravé ruky, (konečky prstů ukazují kladný smysl os),

osa Z je osou hlavního vřetene.

Obrázek 2.6 – Pravidlo pravé ruky

Obrázek 2.7 - Vztažné body CNC stroje při soustružení

Obrázek 2.8 - Vztažné body NC a CNC stroje



Obrázek 2.9 - Orientace os při soustružení

Obrázek 2.10 - Orientace os při frézování

Obrázek 2.11 - Orientace souřadného systému svislé a vodorovné frézky

Vztažné body referenční bod - R, nulový bod stroje - M a nulový bod nástroje - F jsou

pevně dané výrobcem obráběcího stroje. Nelze je tedy měnit. Jsou také nastaveny v



postprocesoru. Referenční bod stroje se nastavuje vzhledem k absolutní nule stroje (nulový

bod stroje). Do referenčního bodu najíždí nástroj při zadání funkce vjezd do reference, což je

nutné při tzv. ztrátě souřadného systému. K tomu může dojít při havarijním zastavení stroje,

nebo např. při výpadku elektrického proudu. Vzdálenost mezi nulovým bodem stroje a

referenčním bodem určuje pracovní prostor stroje. Reference se tedy nachází v maximálním

rozměru pracovní části stroje.

Další zdroje

Informace o této problematice by měly být uvedeny v jakékoliv literatuře o

programování CNC obráběcích strojů. Např. Štula M. CNC obráběcí stroje a jejich

programování. 120 s. Praha 2006. ISBN 80-7300-207-8.

Příklad 2.1. Import a polohování součásti pro soustružení

Importujte a umístěte do vhodné polohy součást vhodnou pro soustružení - hřídel.

Nulový bod obrobku umístěte do osy na čelo modelu součásti. Pro zjednodušení to proveďte

bez vložení sklíčidla.

Příklad 2.2. Import a polohování součásti pro frézování

Importujte a umístěte do vhodné polohy součást vhodnou pro 2.5 osé frézování

(prizmatický tvar součásti. Nulový bod umístěte na horní roh součásti s orientací z-tové osy

jako normála k horní rovinné plochy modelu součásti. Pro zjednodušení to proveďte bez

vložení svěráku.

2.5 Definice bodu výměny nástrojů

Dalším vztažným bodem, kromě nulového bodu obrobku - W, který je možné v CAM

systému volit je bod výměny nástroje. Ten se volí s ohledem na rozměry obráběné součásti a

pracovního prostoru stroje. Navíc je nutné přihlédnout ke kinematice obráběcího stroje s

daným typem výměny nástroje. S oblibou se zadává se stejnou pozicí jako referenční bod

stroje.

Řešený příklad

Definujte bod výměny nástroje pro operaci soustružen.

Toto nastavení lze provézt v záhlaví instrukcí obráběcího postupu při nastavení

parametrů obráběcího postupu, viz. následující obrázek.



Obrázek 2.12 - Karta nastavení stroje s možnosti zadání souřadnic bodu výměny nástrojů při

soustružení

Řešený příklad

Definujte bod výměny nástroje pro operaci frézování.

Toto nastavení lze provézt v záhlaví instrukcí obráběcího postupu při nastavení

parametrů obráběcího postupu, viz. následující obrázek.

Obrázek 2.13 - Karta nastavení stroje s možnosti zadání souřadnic bodu výměny nástrojů při

frézování

2.6 Vytvoření polotovaru pro práci v CAM systému

Polotovar lze chápat jako výchozí tvar pro následující obrábění. Základním principem

je nakreslení polotovaru, či upínek, nebo pak jejich importování z CAD systému. Jednodušší

tvary lze rychle nakreslit přímo v systému CAM, ale složitější tvary např. odlitky a výkovky

je vhodné importovat z výkonnějšího CAD systému.

Jednou z možností vytvořit polotovar, nebo upínací element je tzv. automaticky.

Velice jednoduchým způsobem automaticky, například jen zadáním přídavku na obrábění



k soustruženému hřídeli, či k frézované ploše, určením polotovaru dvěma protilehlými body,

atd.

Obrázek 2.14 - Vytvoření polotovaru automatickou funkcí při soustružení

Obrázek 2.15 - Polotovar pro soustružení – odlitek [ 1 ]

Kde:

1 – profil soustružení,

2 – startovací bod pro obráběný profil,

3 – startovací bod cyklu,

4 – profil pro polotovar.



Obrázek 2.16 - Vytvořen polotovaru automatickou funkcí - hranolu

Obrázek 2.17 - Vytvoření polotovaru automatickou funkcí přídavkem k obrobku

Další zdroje

Další možnosti vytvoření polotovaru a upínacích elementů jsou uvedeny ve studijní

opoře "Počítačová podpora výroby", kde je popsána problematika tvorby průvodní

dokumentace.

Příklad 2.3. Vytvoření polotovaru automatickou funkcí pro soustružení

Vytvořte polotovar s pomocí automatické funkce u hřídelové součásti. Přídavek na

pravé čelo součásti volte 3 mm a na levé čelo volte 150 mm - pro upnutí do sklíčidla. Přídavek

na průměr pak 4 mm.

Příklad 2.4. Vytvoření polotovaru automatickou funkcí pro frézování

Vytvořte polotovar s pomocí automatické funkce u prizmatické součásti pro frézování.

Přídavek na všechny plochy volte 2 mm.




Proč vlastně je výhodné do obrábění začlenit polotovar? Odpověď je snadná. Reálný

polotovar (popřípadě i upínací elementy) umožní odhalit případné kolize mezi nimi a

nástrojem.

Shrnutí pojmů

Podkapitola popisuje vytvoření polotovaru s pomocí automatické funkce. Zadává

praktické příklady, jejichž řešení je vysvětleno formou animací.

2.7 Tvorba jednotlivých instrukcí řídícího postupu v CAM systému

Práce v CAM systému tedy spočívá v řazení jednotlivých úkonů a instrukcí do

stromové struktury, tak jak mají ve skutečnosti následovat, viz. Obrázek 2.18 - Ukázka

jednotlivých instrukcí v CAM systému MasterCAM a Kovoprog a Obrázek 2.19 - Ukázka

jednotlivých instrukcí ve stromové struktuře v systému EdgeCAM.

Obrázek 2.18 - Ukázka jednotlivých instrukcí v CAM systému MasterCAM a Kovoprog



Jednotlivé volené položky jsou zaznamenány do okna instrukcí. Jedná se např. o tyto

instrukce:

volba nástroje,

pohyb nástroje do výměny, pohyb nástroje do reference,

zapnutí/vypnutí vřetene, volba typu chlazení,

uzavření/otevření sklíčidla,

zařazení a rušení nástrojových korekcí,

vložení obráběcích cyklů,

vložení rychloposuvů a strojních posuvů,

vložení prodlevy,

rotace stolu/nástrojové hlavy,

pohyb koníku a pinoly,

vložení komentáře,

vložení cyklu posuvu tyče,

volba upínek,

nastavení lapače obrobku a volba dalších strojních funkcí a apod.

Všechny tyto instrukce je možné upravovat, kopírovat, vkládat, rušit (mazat),

přesouvat, tak jako v jiných běžně používaných softwarech. Je možné je také jednotlivě

simulovat. CAM systém obvykle nabízí jen aktuální možné instrukce (jedná se většinou o

různé strojní funkce). Tento výběr jednotlivých instrukcí je v závislý na předem zvoleném

postprocesoru.

Existují CAM systémy, ve kterých se postprocesor vybírá až před generováním NC

kódu (Např. Esprit). U těchto systémů jsou pak dostupné všechny instrukce, bez ohledu na to,

jestli je daný řídící systém dokáže zpracovat.

Obrázek 2.19 - Ukázka jednotlivých instrukcí ve stromové struktuře v systému EdgeCAM



Další zdroje

Volba jednotlivých strategií soustružení a 2.5 osé frézování uvádí studijní opora

"Počítačová podpora výroby".

2.8 Simulace a verifikace

Jednotlivé zadané instrukce je nutné odzkoušet a simulovat. Jednoduchá vizualizace a

verifikace vytvořeného NC programu je již standardně vestavěna do většiny CAM systémů.

Pomocí této verifikace lze kontrolovat kolizi nástroje s obrobkem nebo upínkami. Verifikace

také analyzuje případný zbytkový materiál, nebo podřezání.

Simulátor EdgeCAM poskytuje možnost úplného ověřování frézování a soustružení s

prostorovým zobrazením stroje a jeho prvků, čímž se zkvalitní zobrazení průběhu obrábění.

V simulaci jsou vidět vazby a polohy nástrojů a držáků vzhledem k upínačům a prvkům na

stroji, čímž se zlepšují podmínky pro kontrolu a odstraňování kolizí.

Následující obrázek ukazuje zobrazení stop po nástroji bez nutné pokročilé simulace,

kde v rozích dutiny (v kroužku) je vidět neodebraný materiál.

Obrázek 2.20 - Zobrazení stop nástroje (EdgeCAM – zjednodušená simulace)

neo

debraný

mat

eriál



Obrázek 2.21 - Prostředí EdgeCAM – modul pokročilá simulace

Další zdroje

Bližší popis simulace a verifikace uvádí studijní opora "Počítačová podpora výroby".

2.9 Generování NC programu pro řízení CNC obráběcího stroje

Po dokončení tvorby všech obráběcích cyklů, jednotlivých instrukcí a po bezkolizní

simulace obrábění se vygeneruje pouhým stisknutím příslušné ikony NC kód pro řízení

konkrétního obráběcího stroje. Pro vytvoření NC kódu použije CAM systém generátor NC

kódu, který převede vytvořený technologický postup do instrukcí daného stroje a řídícího

systému. Generátor NC kódu zapíše instrukce do ASCII textového souboru. Tento soubor je

možné ještě před odesláním do stroje upravovat. K úpravě se využije buď speciální NC editor

dodávaný např. s balíčkem produktů CAM, nebo jednoduchý program, který je na každém

počítači – např. poznámkový blok.

Pro generování NC programu je nutné mít k dispozici a nastavený příslušný

postprocesor. Postprocesor vlastně reprezentuje zvolený obráběcí stroj, na kterém se bude

vyrábět daný dílec.

Při tvorbě projektu budou využity dostupné postprocesory katedry Obrábění a

montáže.

Další zdroje

Problematika postprocesingu popisuje studijní opora "Počítačová podpora výroby".



CD-ROM

Informace o doplňujících animacích, videosekvencích apod., které si může student

vyvolat z CD-ROMu nebo je může nalézt na e-learningovém portálu.

Klíč k řešení

Klíč řešení zadaných příkladů naleznete v animacích, které jsou k dispozici na e-

learningovém portálu, nebo si je můžete vyvolat CD-ROMu.


39 Použitá literatura

3 POUŽITÁ LITERATURA

[ 1 ] ŘEZNÍČEK, L.; FINK M. EdgeCAM Základy programování CNC obráběcích strojů a

sbírka řešených příkladů. SPŠ a SOU Trutnov, 2005.

[ 2 ] KOCMAN, K.; PERNIKÁŘ, J. Ročníkový projekt II - Obrábění, Vysoké učení

technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2002, s. 26.

[ 3 ] SADÍLEK, M. CAM systémy v obrábění I. - II. doplněné vydání. VŠB – TU Ostrava,

2010, 138 s., ISBN 978-80-248-2278-4.

Date post:	28-Jun-2018
Category:	Documents
Upload:	ngokien
View:	220 times
Download:	0 times

TÝMOVÁ CVIýENÍ PŘEDMĚTU CAD/CAM SYSTÉMY V...

Documents